2015年7月4日土曜日

オーディオ・インターフェイスに入れるアッテネーターの検討 LEDリミッター編

LEDを使ったリミッターをブレッドボードで組んで、過大入力を入れてみて挙動を見てみた

ブレッドボード図


ブレッドボード図では470ΩのRを4本並列にしているが、実験は330ΩのRを4本並列しにして行った

入出力電圧(正側)

入出力電圧(負側)

自作の可変安定化電源(http://dad8893.blogspot.jp/2014/12/blog-post_18.html)で電圧を0.5V刻みを目標に変更して入出力電圧を測定した

可変安定化電源の仕様上±1.25V程度からしか出力していない

また、電池がヘタっていて正側の電圧は最大+8Vまでしか測定していない

正負とも出力電圧は±2V程度で制限されている

負側は-10.5Vで測定をやめた

330ΩのRに10Vかけると
10V^2 / 330Ω = 0.30W
となって、1/4Wの許容損失を超えてしまうからだ(^q^;

10.5VをかけてもLEDは破壊されなかった

このとき表のとおり電源からは約100mA流れている

R値の検討

Rをどんどん並列していけばこの回路のインピーダンスは下げられるが
オーディオ・インターフェイスの入力インピーダンスが15kΩ、リミッターの前段に入れるPOTを10kΩとすれば、そんなにシビアに考えずに1kΩ以下ぐらいにしておけば良さそうだ

大した回路規模ではないのでインピーダンスに関してはリミッターをオン・オフできるスイッチをつけて実際に使ってみて考えようと思う

1kΩのRを4本並列にしてLTSpiceでシミュレーション


自作の電源の出力電圧とかを考えて、15V程度まではRが破壊されないようにRの定数を決めた

過渡解析

グラフの下から、V(in)が入力電圧、V(out)が出力電圧で出力電圧は2V近辺で制限されている

-I(R1)*(V(in)-V(out))はRの損失電力で15V入力時も180mW以下で許容損失の1/4Wで収まっている

I(D1)I(D2)はLEDに流れる電流で15V入力時に50mA以上流れている

使う予定のLEDはROHMのslr-343というもので、DATASHEETを見ると

絶対最大定格
順方向電流 If: 20mA
ピーク順方向電流 Ifp: 60mA
逆方向電圧 VR: 3V
となっているので継続的に50mA以上流すと危ないかもしれない

実験では100mA流してもLEDは飛ばなかったが飛ばない保証はない(^q^;

LEDの片方が順電圧で飛ぶと逆側のLEDに逆電圧がかかるのでこれも飛びそうだし
LEDが破壊されると入力電圧がそのまま出力されるのでオーディオ・インターフェイスが危ない(^q^;

1kΩ×1に変更


回路のインピーダンスが1kΩになってしまうがR1一個にしてみた

D1、D2を並列にすればLED1個あたりの電流は減らせそうだが、特性のばらつきで並列したLEDの片方だけに電流が流れそうなので不採用


Rを1kΩ1本にすれば15V入力でもLEDに流れる電流は13mA以下に抑えられる

リミッターの利きはじめとLEDの点灯がリンクしない気もするが(^q^;

Rを1kΩ1本にしてもう一度ブレッドボードで実験した方が良さそうかな?